DE202015003366U1 - filling - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung, welche zum Füllen von Hohlräumen (7.1) eines Baustoffs oder Bauelements insbesondere eines Bausteins (7) mit einem Schaummaterial, insbesondere einem Mineralschaum mit hohem Porenanteil geeignet ist, umfassend einen Behälter (3), welcher zumindest teilweise mit dem zu verfüllenden Material gefüllt ist und mehrere Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen über Leitungen zu einem Füllelement (4) führen, welches mehrere Füllstutzen (4.2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede zwischen den Öffnungen des Behälters (3) und dem Füllelement (4) verlaufende Leitung eine Pumpe in Form einer Kolben-, Drehkolben-, Zahnrad-, Sinus- oder Schlauchpumpe aufweist, wobei im Fall von Kolbenpumpen die offenen Enden der Kolbenzylinder (1) über ein gemeinsames translatorisch verschiebbares Weichenelement (2) in zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten entweder mit dem Behälter (3) und mit dem Füllelement (4) verbindbar sind, wobei jede Kolben-, Drehkolben-, Zahnrad-, Sinus- oder Schlauchpumpe unabhängig von den anderen ansteuerbar ist.Device which is suitable for filling cavities (7.1) of a building material or component, in particular a building block (7) with a foam material, in particular a mineral foam with a high porosity, comprising a container (3) which is at least partially filled with the material to be filled and having a plurality of openings, the openings leading via lines to a filling element (4) having a plurality of filling nozzles (4.2), characterized in that each line extending between the openings of the container (3) and the filling element (4) comprises a pump in Has the shape of a piston, rotary piston, gear, sine or peristaltic pump, wherein in the case of piston pumps, the open ends of the piston cylinder (1) via a common translationally movable switch element (2) in successive steps with either the container (3) and with the filling element (4) are connectable, wherein each piston, rotary piston, gear, sinusoidal o the peristaltic pump can be controlled independently of the others.
Description
Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung für das Füllen von Schäumen mit hohem Porenanteil insbesondere Mineralschäumen in Hohlräume, insbesondere in Hohlräume von Baustoffen beziehungsweise Bauelementen wie insbesondere Bausteinen.The invention relates to a filling device for filling foams having a high percentage of pores, in particular mineral foams in cavities, in particular in cavities of building materials or components, in particular building blocks.
Nach dem Stand der Technik sind Füllvorrichtungen zum Befüllen von Hohlräumen mit Schäumen bekannt, wobei nach dem Stand der Technik zumeist Kolbendosierer oder Kolbenpumpen für diesen Zweck Anwendung finden. Daneben wurden auch Schneckenförderer eingesetzt, welche jedoch einen negativen Einfluss auf die Schaumstabilität von Schäumen mit hohem Porenanteil zu haben scheinen.According to the state of the art, filling devices for filling cavities with foams are known, and in the prior art, piston dispensers or piston pumps are usually used for this purpose. In addition, screw conveyors have been used, but these appear to have a negative influence on the foam stability of foams with high pore content.
Jeder Kolbendosierer bzw. jede Kolbenpumpen weist einen Behälter zur Aufnahme von Schaummaterial sowie ein Füllelement zum Einführen des Schaumaterials in einen Hohlraum, einen Kolbenzylinder zum Fördern des Schaummaterials vom Behälter zum Füllelement und ein Ventilelement, mit dem wahlweise eine Kommunikation zwischen dem Behälter und dem Kolbenzylinder sowie dem Kolbenzylinder und dem Füllelement herstellbar ist, auf.Each piston dispenser or each piston pump has a container for receiving foam material and a filling element for introducing the foam material into a cavity, a piston cylinder for conveying the foam material from the container to the filling element and a valve element, with the optional communication between the container and the piston cylinder and the piston cylinder and the filling element can be produced on.
Jeder Kolbendosierer bzw. jede Kolbenpumpe ist daher bekanntermaßen zum Befüllen von Hohlräumen mit Schaummaterial geeignet.Each piston dispenser or piston pump is therefore known to be suitable for filling cavities with foam material.
Die
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Es wurde jedoch festgestellt, dass bei besonders empfindlichen Schäumen, wie insbesondere bei sehr rasche aushärtenden Mineralschäumen mit hohem Porenanteil, die nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weniger geeignet sind. Solche Schäume mit hohem Porenanteil sind vorteilhaft, da der Wärmedämmwert des Mineralschaumes mit steigendem Porenanteil zunimmt. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Schäume mit hohem Porenanteil beim Austrag mit Kolbenzylindern etwas komprimiert werden, wodurch sich die Poren des Schaums danach wieder ausdehnen, was zu einer Erhöhung des Schaumvolumens führt. Ist am Kolbenzylinder ein Schlauch angeschlossen, welcher bis zum zu befüllenden Hohlraum führt, kommt es nach Ende des Füllvorgangs dazu, dass sich der im Schlauch befindliche Schaum ausdehnt und so Schaum aus dem Schlauch gedrückt wird. Zudem haben die bekannten Vorrichtungen den Nachteil, dass diese nicht oder nicht rasch auf unterschiedliche zu befüllende Bauelemente angepasst werden können, welche eine unterschiedliche Anzahl von Hohlräumen oder Hohlräume mit unterschiedlichem Volumen aufweisen. In der
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine exakte, sparsame und schonende Abfüllung von rasch aushärtenden Schäumen mit hohem Porenanteil ermöglicht. Die Vorrichtung soll zudem leicht, schnell und gründlich vom aushärtenden Schaum zu reinigen sein. Die Anlage soll zudem mit wenig Aufwand an unterschiedliche zu befüllende Hohlräume von unterschiedlichen Baustoffen angepasst werden können.The object underlying the invention is to provide a device which allows an accurate, economical and gentle filling of rapidly curing foams with a high percentage of pores. The device should also be easy to clean quickly and thoroughly from the curing foam. The system should also be able to be adapted with little effort to different cavities to be filled of different building materials.
Für das Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, einen Füllanlage umfassend einen Behälter
Für das Lösen der Aufgabe wird weiters vorgeschlagen, dass Auslassende der Füllvorrichtung verschließbar zu machen.For solving the problem it is further proposed to make the outlet end of the filling device closable.
Für das Lösen der Aufgabe wird weiters vorgeschlagen, die Komponenten der Füllanlage rasch demontieren zu können, indem das wahlweise Verbinden der Kolbenzylinder mit dem Behälter und dem Materialauslass über ein gemeinsames Weichenelement erfolgt, welches bei Bedarf aus der Vorrichtung entnommen werden kann.For solving the problem is further proposed to be able to disassemble the components of the filling quickly by the optional connection of the piston cylinder with the container and the material outlet via a common switch element, which can be removed if necessary from the device.
Bevorzugt ist das Weichenelement eine Platte, welche pro Kolbenzylinder zwei Öffnungen aufweist, wobei am Kolbenzylinder ein v- oder Y-Förmiges Rohrstück anschließt, dessen erster Schenkel eine Verbindung zum Behälter und dessen zweiter Schenkel eine Verbindung zum Auslassende ermöglicht, wobei in einer ersten Stellung der Platte die erste Öffnung der Platte den Weg über den ersten Schenkel zu einer Leitung in den Behälter freigibt und in einer zweiten Stellung die zweite Öffnung der Platte den Weg über den zweiten Schenkel des Rohrstücks in eine Leitung zum Füllelement freigibt. Vorteilhaft daran ist, dass die Vorrichtung keine rotierenden Ventil-Elemente aufweist, welche in der Regel schwierig zu demontieren bzw. zu reinigen sind.Preferably, the switch element is a plate which has two openings per piston cylinder, wherein the piston cylinder is followed by a v-shaped or Y-shaped pipe section, the first leg of a connection to the container and the second leg allows a connection to the outlet end, wherein in a first position of the Plate the first opening of the plate releases the path over the first leg to a conduit in the container and in a second position, the second opening of the plate releases the path via the second leg of the pipe section in a line to the filling element. The advantage of this is that the device has no rotating valve elements, which are difficult to disassemble or clean in the rule.
Bevorzugt ist im Schaumbehälter ein Rührelement angebracht, welches den Schaum in Bewegung hält und eine gleichmäßige Verteilung des Schaums am Boden des Behälters gewährleistet.Preferably, a stirring element is mounted in the foam container, which keeps the foam in motion and ensures a uniform distribution of the foam at the bottom of the container.
Als Verfahren zum exakten Füllen von Hohlräumen mit Schaummaterial mit hohem Porenanteil wird vorgeschlagen, dass für jeden zu füllenden Hohlraum ein Kolbenzylinder vorhanden ist, welcher durch einen Servomotor angetrieben wird und dessen Hubvolumen und Geschwindigkeit über den Servomotor gesteuert wird, dass für alle Kolbenzylinder ein gemeinsames Weichenelement vorhanden ist, durch welches die Kolbenzylinder wahlweise mit dem Behälter des Schaummaterials oder dem Auslassende, an welchem das Schaummaterial in die Hohlräume gefüllt wird, verbunden werden, wobei je ein Kolbenzlinder über eine Förderleitung in einen Hohlraum fördert und das Auslassende der Förderleitungen gemeinsam durch ein Absperrelement verschlossen werden, wobei das Hubvolumen und die Geschwindigkeit der Kolbenzylinder derart eingestellt wird, dass alle Hohlräume unabhängig von ihrem Volumen in der selben Zeit gefüllt werden und nach erfolgter Füllung das Absperrelement alle Auslassenden simultan verschließt und das gemeinsame Weichenelement alle Kolbenzylinder simultan vom Auslassende trennt und mit dem Schaumbehälter verbindet.As a method for the exact filling of cavities with foam material with high porosity is proposed that for each cavity to be filled a piston cylinder is present, which is driven by a servo motor and the stroke volume and speed is controlled by the servo motor, that for all piston cylinder a common point element is present, through which the piston cylinder is selectively connected to the container of the foam material or the outlet end, at which the foam material is filled in the cavities, each a Kolbenzlinder via a delivery line into a cavity promotes and the outlet end of the delivery lines together through a shut-off be closed, the stroke volume and the speed of the piston cylinder is adjusted so that all cavities are filled regardless of their volume in the same time and after filling the shut-off all outlet ends ver simultaneously ver closes and the common switch element simultaneously separates all piston cylinders from the outlet end and connects them to the foam container.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden anstelle der Zylinderkolben zur Schaumbeförderung Drehkolbenpumpen oder eine Zahnradpumpen verwendet. Diese Pumpen zeichnen sich dadurch aus, dass das geförderte Volumen in der Pumpe nicht komprimiert wird und die Pumpen eine kleine Baugröße aufweisen.In an alternative embodiment of the invention rotary lobe pumps or gear pumps are used instead of the cylinder piston for foam transport. These pumps are characterized by the fact that the pumped volume in the pump is not compressed and the pumps have a small size.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden anstelle der Zylinderkolben zur Schaumbeförderung Sinuspumpen verwendet, diese eignen sich zur besonders schonenden, pulsationsarmen Förderung von Schäumen mit großen, stückigen Anteilen und auch mit scherempfindlichen Inhaltsstoffen.In an alternative embodiment of the invention, instead of the cylinder piston for conveying foam sine pumps are used, these are suitable for the particularly gentle, low pulsation promotion of foams with large, lumpy proportions and also with shear-sensitive ingredients.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden anstelle der Zylinderkolben zur Schaumbeförderung Schlauchpumpen verwendet. Diese Pumpen zeichnen sich dadurch aus, dass die mechanischen beweglichen Komponenten der Schlauchpumpe nicht mit dem zu fördernden Schaum in Berührung kommen.In an alternative embodiment of the invention peristaltic pumps are used instead of the cylinder piston for foam transport. These pumps are characterized by the fact that the mechanical moving components of the peristaltic pump do not come into contact with the foam to be delivered.
Die Drehkolbenpumpe, Sinus-, Zahnradpumpe und Schlauchpumpe haben den Vorteil, dass diese im Gegensatz zu Zylinderkolbenpumpe, kontinuierlich fördern können, sodass die Stillstandzeit zwischen der Füllung der Hohlräume von aufeinanderfolgenden Baustoffen wie Mauersteinen deutlich geringer ausfällt.The rotary lobe pump, sine, gear pump and peristaltic pump have the advantage that, in contrast to cylinder piston pump, they can convey continuously, so that the downtime between the filling of the cavities of successive building materials such as bricks is significantly lower.
Erfindungsgemäß kann die Geschwindigkeit (Drehzahl) der einzelnen Pumpen gesteuert werden, um das geförderte Volumen pro Zeiteinheit je Pumpe einstellen zu können, sodass der Füllvorgang für alle zu füllende Hohlräume zeitgleich beendet wird. Ist der Füllvorgang abgeschlossen, werden alle Pumpen zeitgleich abgestellt und das Auslassende bevorzugt verschlossen.According to the invention, the speed (speed) of the individual pumps can be controlled in order to be able to set the delivered volume per unit time per pump, so that the filling process for all cavities to be filled is terminated at the same time. When the filling process is completed, all pumps are shut off at the same time and the outlet end is preferably closed.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zudem eine Steuerung bzw. Regelung der Zylinderkolben bzw. der Pumpen, welche auf Basis der Materialzusammensetzung und Eigenschaften des Schaums, wie insbesondere Dichte und Porengröße und/oder Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit die Parameter der Zylinderkolben, also Hub und Geschwindigkeit oder die Drehzahl der Drehkolben-, Zahnrad- oder Schlauchpumpe steuert oder regelt.Preferably, the device also includes a control or regulation of the cylinder piston or the pump, which on the basis of the material composition and properties of the foam, in particular density and pore size and / or ambient conditions such as temperature, air pressure, humidity, the parameters of the cylinder piston, ie stroke and Speed or speed of the rotary piston, gear or hose pump controls or regulates.
Besonders bevorzugt wird die Füllmenge bzw. der Füllstand des Schaumes in den Hohlräumen erfasst und die Zylinderkolben- bzw. Pumpenparameter in Abhängigkeit davon geregelt. Die Erfassung der Füllmenge bzw. des Füllstands kann dabei bereits laufend während der Füllung erfolgen oder nach beendeter Füllung erfolgen.Particularly preferably, the filling quantity or the filling level of the foam in the cavities is detected and the cylinder piston or pump parameters are regulated in dependence thereon. The detection of the filling quantity or the level can already be carried out continuously during the filling or done after completion of filling.
Bevorzugt wird die Füllmenge bzw. der Füllstand bei Baustoffen mit mehreren Hohlräumen für jeden Hohlraum einzeln erfasst und die dem jeweiligen Hohlraum zugeordnete Kolbenzylindereinheit oder Pumpe in Abhängigkeit davon geregelt. Preferably, the filling quantity or the level in building materials with a plurality of cavities for each cavity is detected individually and controlled the respective cavity associated piston-cylinder unit or pump in response thereto.
Sollte der Schaum nach Abfüllen im Hohlraum eine Expansion erfahren, so wird die Füllmenge, bzw. der Füllstand bevorzugt nach beendeter Expansion erfasst, sodass exakt die benötigte Menge Schaum eingebracht werden kann, was zu einer minimalen Verbrauch des Schaummaterials führt.If the foam undergoes expansion after filling in the cavity, then the filling quantity or the level is preferably detected after completion of expansion, so that exactly the required amount of foam can be introduced, which leads to a minimum consumption of the foam material.
Besonders bevorzugt liegen die Baustoffe in Form von vorgefertigten Elementen wie Bausteinen, insbesondere Hohlziegeln vor, welche auf einem Fließband zur gegenständlichen Anlage transportiert werden.Particularly preferred are the building materials in the form of prefabricated elements such as building blocks, in particular hollow bricks, which are transported on an assembly line to representational plant.
Besonders bevorzugt ist die Fülleinheit, welche die Auslassenden der erfindungsgemäßen Anlage aufnimmt, am Arm eines Industrieroboters befestigt, wobei besonders bevorzugt die Fülleinheit während des Abfüllvorgangs mit dem Förderband mit bewegt wird, sodass die Baustoffe am Förderband mit einer konstanten Geschwindigkeit transportiert werden können. Dadurch werden Beschleunigungsvorgänge des Fließbands vermieden, was insbesondere einen geringeren Energieverbrauch zur Folge hat.Particularly preferably, the filling unit, which receives the outlet ends of the system according to the invention, attached to the arm of an industrial robot, wherein particularly preferably the filling unit is moved during the filling process with the conveyor belt, so that the building materials can be transported on the conveyor belt at a constant speed. As a result, acceleration processes of the assembly line are avoided, which in particular results in lower energy consumption.
Besonders bevorzugt wird die Lage der Baustoffe am Förderband sensorisch erfasst, sodass der Roboter diese zielgenau ansteuern kann.Particularly preferably, the position of the building materials is detected by sensors on the conveyor belt, so that the robot can control these accurately.
Die erfindungsgemäßen Anlage kann gegenüber dem Stand der Technik besonders vorteilhaft zum Abfüllen von mineralischen Schäumen mit einem hohen Porenanteil von zumindest 50% insbesondere zumindest 70% verwendet werden, da die Schaumstruktur erhalten bleibt und eine Ausdehnung des Schaums mit hohem Porenanteil durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen unproblematisch wird.The system according to the invention can be used particularly advantageously for filling mineral foams having a high pore content of at least 50%, in particular at least 70%, compared with the prior art, since the foam structure is retained and expansion of the high-pore foam is unproblematic by the measures according to the invention ,
Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht:The invention is illustrated by means of drawings:
Die in
Jeder Kolbenzylinder ist von einem Servomotor
Der Kolbenzylinder
Zwischen Auslassleitung
Das Füllelement
Bevorzugt kann die Anordnung der Füllstutzen
Das Füllelement
Die Bausteine
Zudem kann die erfindungsgemäße Anlage auch vorteilhaft dazu verwendet werden um Formen oder Schalungen zu füllen, insbesondere komplexe Formen, die eine Befüllung an mehreren Punkten oder von mehreren Seite erforderlich machen, oder im Fall, dass mehrere Formen simultan befüllt werden sollen. Der mineralische Schaum bildet, falls die Form nach ausreichendem Aushärten des Schaums entfernt wird, selbst den Baustoff bzw. das Bauelement. Bevorzugt können in der Form bzw. im Hohlraum
In den
In den
In den
Wie in der alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Anlage gemäß
Wie in
Um die Förderung zu stoppen wird die Drehkolbenpumpe
Denkbar ist jedenfalls auch eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung ohne Industrieroboter
Bei exakter Positionierung der zu befüllenden Elemente auf dem Förderband
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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